JP2005055523A - 加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱体とガイド部材を一体成型したフィルム方式の加熱装置において、立ち上げ時間を短縮する。
【解決手段】加熱体とガイド部材の接触面積を長方形や楕円形にする、或いは複数本のヒータを設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】加熱体とガイド部材の接触面積を長方形や楕円形にする、或いは複数本のヒータを設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱材を加熱体に耐熱性フィルムを介して密着させ加熱体と耐熱性フィルムとを相対移動させて加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に与えるフィルム加熱方式の加熱装置に関する。
【０００２】
また、該加熱装置を像加熱装置として備える画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
（従来例１）
上記のようなフィルム加熱方式の加熱装置は、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報等に提案されており、複写機・レーザービームプリンター・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリンター・画像表示（ディスプレイ）装置・記録機等の画像形成装置において、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを用いて画像支持体としての被記録材（エレクトロファックスシート・静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成した目的の画像情報に対応した未定着のトナー画像（被定着像）を該画像を担持している被記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する画像加熱定置装置として活用できる。
【０００４】
また、定着装置に限らず、例えば画像を担持した被記録材を加熱して表面性を改質する装置、仮定着する装置等、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【０００５】
フィルム加熱方式の加熱装置は、他に知られている熱ローラー方式・熱板方式・ベルト加熱方式・フラッシュ加熱方式・オープン加熱方式等の加熱装置ないしは画像加熱定着装置との対比において、▲１▼．加熱体として低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能になり、また本機内昇温を抑えることができ、▲２▼．画像加熱定着装置にあっては定着点と分離点が別に設定できるためオフセットを防止できる、その他、他の方式装置の種々の欠点を解決できるなどの利点を有し、効果的なものである。
【０００６】
図４の（ａ）はフィルム加熱方式の加熱装置の一例（像加熱装置）の横断面模型図、（ｂ）は加熱体の途中部省略・一部切欠き平面模型図である。本例の装置は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の所謂テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置であり、耐熱性フィルムとして円筒状のエンドレスフィルムを用い、該フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは加圧回転部材としての加圧ローラの回転駆動力で回転駆動するようにした装置である。
【０００７】
１０は後述する加熱体３０を断熱支持するホルダーであり、横断面上向きの略半円弧状樋型の横長部材で、フィルム内面のガイド部材と装置の補強部材としてのステー（以下、ステーと記す）を兼ねている。
【０００８】
加熱体３０は横長の低熱容量の線状加熱体であり、上記ステー１０の外側下面に長手に沿って設けた溝１０ａに嵌め込んで接着して固定支持させてある。
【０００９】
２は加熱体３０を含むステー１０に外嵌させた円筒状の耐熱性フィルムである。この円筒状耐熱性フィルム２の内周長と、加熱体３０を含むステー１０の外周長は、フィルム２の方を例えば３ｍｍ程大きくしてあり、従ってフィルム２は加熱体３０を含むステー１０に対し周長が余裕をもってルーズに外嵌している。
【００１０】
７はフィルムの寄り移動規制手段として、ステー１０の左右両端部に配設したフィルム端部を受け止めるフランジ部材である。
【００１１】
８は加熱体３０との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成し、且つフィルム２を回転駆動させる加圧回転体としての加圧ローラであり、金属軸８ａと、シリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層８ｂよりなり、不図示の軸受手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて加熱体３０の表面に圧接させて配設してある。そして駆動手段Ｍにより不図示の動力伝達系を介して回転駆動力が伝達され矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００１２】
この加圧ローラ８の回転駆動による該ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム２に回転力が作用し（被記録材Ｐが圧接ニップ部Ｎに導入されたときは該被加熱材Ｐを介してフィルム２に回転力が間接的に作用）、該フィルム２が加熱体３０の表面に圧接摺動しつつ矢示の時計方向ａに回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねるステー１０はこのフィルム２の回転を容易にする。またフィルム２の内面と加熱体３０の表面との摺動抵抗を低減するために両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させるのがよい。
【００１３】
ステー１０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料などで構成できる。
【００１４】
加熱体３０は、耐熱性フィルム２もしくは被加熱材としての被記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・高熱伝導性のヒーター基板３１、該基板の表面側の短手方向中央部に基板長手に沿って形成具備させた通電発熱抵抗体４、通電発熱抵抗体の長手両端部の給電用電極４１・４１、通電発熱抵抗体を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層５、基板裏面側に具備させた、加熱体温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子６等からなる全体に低熱容量の線状加熱体（セラミックヒータ）である。
【００１５】
この加熱体３０を通電発熱抵抗体４を形成具備させた表面側を下向きに露呈させて前記のように耐熱性・断熱性のステー１０の下面に固定配設してある。
【００１６】
ヒーター基板３１は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の厚み１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２４０ｍｍのセラミック等である。
【００１７】
通電発熱抵抗体４は、例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍの線状もしくは細帯状に塗工して形成したものである。
【００１８】
給電用電極４１・４１はＡｇ等のスクリーン印刷パターン層である。
【００１９】
オーバーコート層５は、例えば、約１０μｍ厚の耐熱性ガラス層である。
【００２０】
加熱体３０は、通電発熱抵抗体４の両端部電極４１・４１に対する給電により該通電発熱抵抗体４が長手全長にわたって発熱することで速やかに昇温し、その昇温が温度検知素子６で検知されて不図示の制御系にフィードバックされて、像加熱時、この温度検知素子６の温度が所定の設定温度に維持されるように発熱抵抗体４への通電がコントロールされる。
【００２１】
フィルム２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性・離型性・強度・耐久性・可撓性のある単層、あるいは複合層フィルムを使用できる。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルム等である。
【００２２】
而して、複写機等本機のコピーボタンの押下もしくはプリント命令信号に基づいて、あるいは不図示の作像プロセス手段部から該像加熱装置へ搬送された画像定着すべき未定着顕画像（トナー像）Ｔを支持した被記録材Ｐの先端が該装置の手前側に配設したセンサ（不図示）に検知されたときの信号に基づいて、加圧ローラ８の回転駆動が開始され、また加熱体３０のヒートアップが開始される。
【００２３】
加圧ローラ８の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化し、加熱体３０の温度が所定に立ち上がった状態において、フィルム２を挟んで加熱体３０と加圧ローラ８とで形成される定着ニップ部Ｎのフィルム２と加圧ローラ８との間に被加熱材としての画像定着すべき被記録材Ｐが導入されてフィルム２一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより加熱体３０の熱がフィルム２を介して被記録材Ｐに付与され被記録材Ｐ上の未定着顕像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。
【００２４】
本例のテンションレスタイプのフィルム加熱方式の装置は、フィルム回転駆動状態時に定着ニップ部Ｎと、この定着ニップ部Ｎよりもフィルム回転方向上流側のステー外面部分とフィルムとの接触部領域のフィルム部分のみにテンションが作用し、残余の大部分のフィルム部分にはテンションが作用しない。そのため、フィルム回転駆動状態時におけるフィルム２のステー長手に沿う寄り移動力が小さく、フィルムの寄り移動規制手段ないしはフィルム寄り制御手段を簡単化することができる。例えばフィルムの寄り移動規制手段としてはフィルム端部を受け止めるフランジ部材７のような簡単なものにすることができ、フィルム寄り制御手段は省略して装置のコストダウンや小型化を図ることができる。
【００２５】
（従来例２）
特開平６−３３７６０２では、従来例１にあるような加熱体とフィルムガイド部材とを接着組立する手間を省くことを目的として、ガイド部材を例えばアルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素等の高耐久性を有するセラミックで形成し、該ガイド部材上に例えばＡｇ／Ｐｄ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により塗工して形成具備させ、さらに絶縁保護を目的として、該電気抵抗材料の上に耐久ガラス等のオーバーコート層を形成具備させてある。
【００２６】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】
特開平４−４４０７６号公報
【特許文献５】
特開平４−４４０７７号公報
【特許文献６】
特開平４−４４０７８号公報
【特許文献７】
特開平４−４４０７９号公報
【特許文献８】
特開平４−４４０８０号公報
【特許文献９】
特開平４−４４０８１号公報
【特許文献１０】
特開平４−４４０８２号公報
【特許文献１１】
特開平４−４４０８３号公報
【特許文献１２】
特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献１３】
特開平４−２０４９８１号公報
【特許文献１４】
特開平４−２０４９８２号公報
【特許文献１５】
特開平４−２０４９８３号公報
【特許文献１６】
特開平４−２０４９８４号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１においては、加熱体３０と該加熱体３０を支持するフィルムガイド部材兼用のステー１０とが別部材となっていたため次のような欠点があった。
【００２８】
（ａ）加熱体３０とステー１０の接着組立が必要なため、製造工程に手間がかかる。
（ｂ）接着強度が足りず、加熱体３０がステー１０から剥れることがある。
【００２９】
また、従来例２においては、フィルムガイド部材に複雑な工程を経て、電気抵抗材料やガラス等のオーバーコート層をスクリーン印刷するため、製造工程に手間がかかる。
【００３０】
また、加熱体にニクロム線等の線状の発熱抵抗体を用い、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂のガイド部材と一体成型した場合には、温度立上げを速くするために電力を大きくすると、加熱体とガイド部材の境界面の温度が耐熱性樹脂の耐熱温度を超えてしまい、逆に電力を小さくすると温度立上げに非常に時間がかかるという問題が生ずる。
【００３１】
本発明はフィルム加熱方式の加熱装置の上記のような問題点を解消することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置および画像形成装置である。
【００３３】
（１）被加熱材を加熱体に耐熱性フィルムを介して密着させ、加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に与える方式の加熱装置であり、耐熱樹脂からなる前記耐熱性フィルムのガイド部材を有し、前記加熱体と前記ガイド部材が一体化している加熱ガイド部材を有し、
前記加熱体は線状の発熱抵抗体であり、該発熱体はガイド部材の内部に配置されている加熱定着装置において、
前記加熱装置の加熱動作中に、前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるように前記加熱体を構成していることを特徴とする加熱装置。
【００３４】
（２）前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるような前記加熱体の構成が、前記加熱体の横断面形状が略長方形または略楕円形であることを特徴とする（１）記載の加熱装置。
【００３５】
（３）前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるような前記加熱体の構成が、前記加熱体を並列に複数本設けることを特徴とする（１）記載の加熱装置。
【００３６】
（４）被加熱材に画像を形成する画像形成手段と、（１）乃至（３）の何れかに記載の像加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００３７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本実施例の加熱装置（像加熱装置）の横断面模型図である。前述図５の装置と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００３８】
１は加熱体とフィルムガイド部材を一体化して構成した、それ自体が加熱体であり、フィルムガイド部材でもある加熱ガイド部材であり、装置の基材ともなる。以下これを定着ステーと記す。この定着ステー１は、ステー主体１Ａと、このステー主体１Ａに直接に形成具備させた通電発熱抵抗体５を基本構成体としている。
【００３９】
ステー主体１Ａは前述図５の装置のステー１０と同様に横断面上向きの略半円弧状樋型の横長部材であり、フィルム２の内面ガイド部材、装置の補強部材として機能させると共に、加熱体として機能させるために、該ステー主体１ＡはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂をその材料として用いて形成してある。
【００４０】
通電発熱抵抗体５は、このステー主体１Ａの内部に長手に沿って、例えばニクロム等の電気抵抗材料を内封して形成具備させたものである。
【００４１】
本実施例においては、通電発熱抵抗体５を図のように横断面が長方形となるように構成してある。このように構成することで、通常のニクロム線のように横断面が円形あるいは正方形の場合に比べて、同一材料を用いて抵抗値が同じときの通電発熱抵抗体の表面積を増やすことが可能となる。このため、通電発熱抵抗体とステー主体の間の接触面積が増加して伝熱量が増加する。そして、通電発熱抵抗体とステー主体の界面温度をステー主体の耐熱温度より低い温度に維持しつつフィルム温度を急速に立上げることが可能となる。
【００４２】
また、通電発熱抵抗体５を横断面が例えば楕円形となるように構成しても表面積を増やすことが可能であり、同様の効果が得られる。
【００４３】
ステー１のフィルム摺動面にはその上にフィルム内面との摩擦を低減するためにＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の低摩擦層をコート処理しても良い。
【００４４】
上記の通電発熱抵抗体５の形成位置に対応するステー主体の定着ニップと反対の位置に温度検知素子６を配設してある。
【００４５】
この定着ステー１に対して円筒状の耐熱性フィルム２をルーズに外嵌し、該定着ステー１の外側下面部分に対してフィルム２を挟ませて加圧ローラ８を圧接させて配設してある。この加圧ローラ８が回転駆動されることにより、フィルム２が定着ステー１の外側下面部分に対して圧接摺動しつつ矢示の時計方向ａに回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねるステー主体１Ａがこのフィルム２の回転を容易にする。
【００４６】
定着ステー１は、通電発熱抵抗体５の両端間に通電がなされることにより該抵抗体５が長手全体にわたって発熱し、その発熱でステー主体１Ａも昇温して加熱体として機能する。
【００４７】
温度検知素子６の検知温度が不図示の制御回路へフィードバックされて、像加熱時、温度検知素子６の検知温度が所定の設定温度に維持されるように通電発熱抵抗体５への通電がコントロールされる。
【００４８】
而して、加圧ローラ８の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化し、加熱体としての定着ステー１の温度が所定に立ち上がった状態において、フィルム２を挟んで定着ステー１と加圧ローラ８とで形成される定着ニップ部Ｎのフィルム２と加圧ローラ８との間に被加熱材としての画像定着すべき被記録材Ｐが導入されてフィルム２と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより加熱体としての定着ステー１の熱がフィルム２を介して被記録材Ｐに与えられ、前記図５の装置の場合と同様に被記録材Ｐ上の未定着顕像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。
【００４９】
上記のように発熱体をフィルムガイド部材に内封し、加熱体とフィルムガイド部材を一体化した兼用構造体（加熱ガイド部材）１とすることにより、装置の部品点数を減らし、装置構成を簡略化でき、またガイド部材に複雑な発熱パターンをスクリーン印刷するといった工程をなくし、加熱体の製造を容易にすることが可能となり、更にフィルム温度を急速に立上げることが可能となる。
【００５０】
（実施例２）
図２は第２の実施例における定着ステーの断面図である。
【００５１】
本実施例においては、通電発熱抵抗体５を並列に複数本配置している点が実施例１と異なっている。
【００５２】
この場合においても通電発熱抵抗体５が１本である場合に比べて、同一材料を用いて抵抗値が同じときの通電発熱抵抗体の表面積を増やすことが可能となり実施例１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５３】
（実施例３）
図３は例えば前述した実施例１に示したような本発明に従うフィルム加熱方式の加熱装置としての像加熱装置Ａを組み込んだ画像形成装置の一例の概略構成を示している。本例の画像形成装置は原稿台往復動型・回転ドラム型・転写式・プロセスカートリッジ着脱方式の電子写真複写装置である。
【００５４】
１００は装置機筺、１０１はその装置機筺の上面板１０２上に配設したガラス板等の透明板部材よりなる往復動型の原稿載置台であり、機筺上面板１０１上を図面上右方ａ、左方ａ´に夫々所定の速度で往復移動駆動される。
【００５５】
Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下向きにして原稿載置台１０１の上面に所定の載置基準に従って載置し、その上に原稿圧着板１０３をかぶせて押え込むことによりセットされる。
【００５６】
１０４は機筺上面板１０２面に原稿載置台１０１の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）を長手として開口された原稿照明部としてのスリット開口部である。
【００５７】
原稿載置台１０１上に載置セットした原稿Ｇの下向き画像面は原稿載置台１０１の右方ａへの往動移動過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口部１０４の位置を通過していき、その通過過程でランプ１０５の光Ｌをスリット開口部１０４、透明な原稿載置台１０１を通して受けて照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が像素子アレイ１０６によって感光ドラム１０７面に結像露光される。
【００５８】
感光ドラム１０７は例えば酸化亜鉛感光層・有機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸１０８を中心に所定の周速度で矢示ｂの時計方向に回転駆動され、その回転過程で帯電器１０９により正極性又は負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿画像の結像露光（スリット露光）を受けることにより感光ドラム１０７面には結像露光した原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００５９】
この静電潜像は現像器１１０により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーにて順次に顕像化され、該顕像たるトナー画像が転写部としての転写放電器１１１の配設部位へ移行していく。
【００６０】
Ｓは被記録材としての転写材シートＰを積載収納したカセットであり、該カセット内のシートが給送ローラ１１２の回転により１枚宛繰出し給送され、次いでレジストローラ１１３により、ドラム１０７上のトナー画像形成部の先端が転写放電器１１１の部位に到達したとき転写材シートＰの先端も転写放電器１１１と感光ドラム１０７との間位置に丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされて同期給送される。
【００６１】
そしてその給送シートの面に対して転写放電器１１１により感光ドラム１０７側のトナー画像が順次に転写されていく。
【００６２】
転写部でトナー画像転写を受けたシートは不図示の分離手段で感光ドラム１０７面から順次に分離されて搬送装置１１４によって前述の定着装置Ａに導かれて担持している未定着トナー画像の加熱定着を受け、画像形成物（コピー）として排出ローラ１１６を通って機外の排紙トレイ１１７上に排出される。
【００６３】
画像転写後の感光ドラム１０７の面はクリーニング装置１１８により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて繰り返して画像形成に使用される。
【００６４】
ＰＣは装置本体１００内のカートリッジ着脱部１２０に着脱されるプロセスカートリッジであり、本例の場合は、像担持体としての感光ドラム１０７、帯電器１０９、現像器１１０、クリーニング装置１１８の４つのプロセス機器を包含させて一括して装置本体１００に対して着脱交換自在としてある。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明に依れば、フィルム加熱方式の加熱装置について、発熱体をフィルムガイド部材に内封し製造し、加熱体とフィルムガイド部材を一体化構造体としたから、両部材の接着組み立て工程がなく、また複雑な発熱体形成の工程もなく、製造が容易となるという効果を得ることができ所期の目的がよく達成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の加熱装置の断面図
【図２】実施例２の定着ステーの断面図
【図３】実施例３の画像形成装置の概略図
【図４】（ａ）フィルム加熱方式の加熱装置の従来例装置の断面図、（ｂ）加熱体の途中部省略・一部切欠き平面図
【符号の説明】
Ａ 像加熱装置（加熱装置）の総括符号
１ 加熱ガイド部材
２ 耐熱性フィルム
５ 通電発熱体
６ 温度検知素子
７ フィルム端部規制フランジ
８ 加圧ローラ
１０ ステー
３０ 加熱体
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱材を加熱体に耐熱性フィルムを介して密着させ加熱体と耐熱性フィルムとを相対移動させて加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に与えるフィルム加熱方式の加熱装置に関する。
【０００２】
また、該加熱装置を像加熱装置として備える画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
（従来例１）
上記のようなフィルム加熱方式の加熱装置は、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報等に提案されており、複写機・レーザービームプリンター・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリンター・画像表示（ディスプレイ）装置・記録機等の画像形成装置において、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを用いて画像支持体としての被記録材（エレクトロファックスシート・静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成した目的の画像情報に対応した未定着のトナー画像（被定着像）を該画像を担持している被記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する画像加熱定置装置として活用できる。
【０００４】
また、定着装置に限らず、例えば画像を担持した被記録材を加熱して表面性を改質する装置、仮定着する装置等、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【０００５】
フィルム加熱方式の加熱装置は、他に知られている熱ローラー方式・熱板方式・ベルト加熱方式・フラッシュ加熱方式・オープン加熱方式等の加熱装置ないしは画像加熱定着装置との対比において、▲１▼．加熱体として低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能になり、また本機内昇温を抑えることができ、▲２▼．画像加熱定着装置にあっては定着点と分離点が別に設定できるためオフセットを防止できる、その他、他の方式装置の種々の欠点を解決できるなどの利点を有し、効果的なものである。
【０００６】
図４の（ａ）はフィルム加熱方式の加熱装置の一例（像加熱装置）の横断面模型図、（ｂ）は加熱体の途中部省略・一部切欠き平面模型図である。本例の装置は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の所謂テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置であり、耐熱性フィルムとして円筒状のエンドレスフィルムを用い、該フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは加圧回転部材としての加圧ローラの回転駆動力で回転駆動するようにした装置である。
【０００７】
１０は後述する加熱体３０を断熱支持するホルダーであり、横断面上向きの略半円弧状樋型の横長部材で、フィルム内面のガイド部材と装置の補強部材としてのステー（以下、ステーと記す）を兼ねている。
【０００８】
加熱体３０は横長の低熱容量の線状加熱体であり、上記ステー１０の外側下面に長手に沿って設けた溝１０ａに嵌め込んで接着して固定支持させてある。
【０００９】
２は加熱体３０を含むステー１０に外嵌させた円筒状の耐熱性フィルムである。この円筒状耐熱性フィルム２の内周長と、加熱体３０を含むステー１０の外周長は、フィルム２の方を例えば３ｍｍ程大きくしてあり、従ってフィルム２は加熱体３０を含むステー１０に対し周長が余裕をもってルーズに外嵌している。
【００１０】
７はフィルムの寄り移動規制手段として、ステー１０の左右両端部に配設したフィルム端部を受け止めるフランジ部材である。
【００１１】
８は加熱体３０との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成し、且つフィルム２を回転駆動させる加圧回転体としての加圧ローラであり、金属軸８ａと、シリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層８ｂよりなり、不図示の軸受手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて加熱体３０の表面に圧接させて配設してある。そして駆動手段Ｍにより不図示の動力伝達系を介して回転駆動力が伝達され矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００１２】
この加圧ローラ８の回転駆動による該ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム２に回転力が作用し（被記録材Ｐが圧接ニップ部Ｎに導入されたときは該被加熱材Ｐを介してフィルム２に回転力が間接的に作用）、該フィルム２が加熱体３０の表面に圧接摺動しつつ矢示の時計方向ａに回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねるステー１０はこのフィルム２の回転を容易にする。またフィルム２の内面と加熱体３０の表面との摺動抵抗を低減するために両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させるのがよい。
【００１３】
ステー１０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料などで構成できる。
【００１４】
加熱体３０は、耐熱性フィルム２もしくは被加熱材としての被記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・高熱伝導性のヒーター基板３１、該基板の表面側の短手方向中央部に基板長手に沿って形成具備させた通電発熱抵抗体４、通電発熱抵抗体の長手両端部の給電用電極４１・４１、通電発熱抵抗体を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層５、基板裏面側に具備させた、加熱体温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子６等からなる全体に低熱容量の線状加熱体（セラミックヒータ）である。
【００１５】
この加熱体３０を通電発熱抵抗体４を形成具備させた表面側を下向きに露呈させて前記のように耐熱性・断熱性のステー１０の下面に固定配設してある。
【００１６】
ヒーター基板３１は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の厚み１ｍｍ・幅１０ｍｍ・長さ２４０ｍｍのセラミック等である。
【００１７】
通電発熱抵抗体４は、例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍの線状もしくは細帯状に塗工して形成したものである。
【００１８】
給電用電極４１・４１はＡｇ等のスクリーン印刷パターン層である。
【００１９】
オーバーコート層５は、例えば、約１０μｍ厚の耐熱性ガラス層である。
【００２０】
加熱体３０は、通電発熱抵抗体４の両端部電極４１・４１に対する給電により該通電発熱抵抗体４が長手全長にわたって発熱することで速やかに昇温し、その昇温が温度検知素子６で検知されて不図示の制御系にフィードバックされて、像加熱時、この温度検知素子６の温度が所定の設定温度に維持されるように発熱抵抗体４への通電がコントロールされる。
【００２１】
フィルム２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性・離型性・強度・耐久性・可撓性のある単層、あるいは複合層フィルムを使用できる。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルム等である。
【００２２】
而して、複写機等本機のコピーボタンの押下もしくはプリント命令信号に基づいて、あるいは不図示の作像プロセス手段部から該像加熱装置へ搬送された画像定着すべき未定着顕画像（トナー像）Ｔを支持した被記録材Ｐの先端が該装置の手前側に配設したセンサ（不図示）に検知されたときの信号に基づいて、加圧ローラ８の回転駆動が開始され、また加熱体３０のヒートアップが開始される。
【００２３】
加圧ローラ８の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化し、加熱体３０の温度が所定に立ち上がった状態において、フィルム２を挟んで加熱体３０と加圧ローラ８とで形成される定着ニップ部Ｎのフィルム２と加圧ローラ８との間に被加熱材としての画像定着すべき被記録材Ｐが導入されてフィルム２一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより加熱体３０の熱がフィルム２を介して被記録材Ｐに付与され被記録材Ｐ上の未定着顕像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。
【００２４】
本例のテンションレスタイプのフィルム加熱方式の装置は、フィルム回転駆動状態時に定着ニップ部Ｎと、この定着ニップ部Ｎよりもフィルム回転方向上流側のステー外面部分とフィルムとの接触部領域のフィルム部分のみにテンションが作用し、残余の大部分のフィルム部分にはテンションが作用しない。そのため、フィルム回転駆動状態時におけるフィルム２のステー長手に沿う寄り移動力が小さく、フィルムの寄り移動規制手段ないしはフィルム寄り制御手段を簡単化することができる。例えばフィルムの寄り移動規制手段としてはフィルム端部を受け止めるフランジ部材７のような簡単なものにすることができ、フィルム寄り制御手段は省略して装置のコストダウンや小型化を図ることができる。
【００２５】
（従来例２）
特開平６−３３７６０２では、従来例１にあるような加熱体とフィルムガイド部材とを接着組立する手間を省くことを目的として、ガイド部材を例えばアルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素等の高耐久性を有するセラミックで形成し、該ガイド部材上に例えばＡｇ／Ｐｄ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により塗工して形成具備させ、さらに絶縁保護を目的として、該電気抵抗材料の上に耐久ガラス等のオーバーコート層を形成具備させてある。
【００２６】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】
特開平４−４４０７６号公報
【特許文献５】
特開平４−４４０７７号公報
【特許文献６】
特開平４−４４０７８号公報
【特許文献７】
特開平４−４４０７９号公報
【特許文献８】
特開平４−４４０８０号公報
【特許文献９】
特開平４−４４０８１号公報
【特許文献１０】
特開平４−４４０８２号公報
【特許文献１１】
特開平４−４４０８３号公報
【特許文献１２】
特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献１３】
特開平４−２０４９８１号公報
【特許文献１４】
特開平４−２０４９８２号公報
【特許文献１５】
特開平４−２０４９８３号公報
【特許文献１６】
特開平４−２０４９８４号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１においては、加熱体３０と該加熱体３０を支持するフィルムガイド部材兼用のステー１０とが別部材となっていたため次のような欠点があった。
【００２８】
（ａ）加熱体３０とステー１０の接着組立が必要なため、製造工程に手間がかかる。
（ｂ）接着強度が足りず、加熱体３０がステー１０から剥れることがある。
【００２９】
また、従来例２においては、フィルムガイド部材に複雑な工程を経て、電気抵抗材料やガラス等のオーバーコート層をスクリーン印刷するため、製造工程に手間がかかる。
【００３０】
また、加熱体にニクロム線等の線状の発熱抵抗体を用い、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂のガイド部材と一体成型した場合には、温度立上げを速くするために電力を大きくすると、加熱体とガイド部材の境界面の温度が耐熱性樹脂の耐熱温度を超えてしまい、逆に電力を小さくすると温度立上げに非常に時間がかかるという問題が生ずる。
【００３１】
本発明はフィルム加熱方式の加熱装置の上記のような問題点を解消することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱装置および画像形成装置である。
【００３３】
（１）被加熱材を加熱体に耐熱性フィルムを介して密着させ、加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に与える方式の加熱装置であり、耐熱樹脂からなる前記耐熱性フィルムのガイド部材を有し、前記加熱体と前記ガイド部材が一体化している加熱ガイド部材を有し、
前記加熱体は線状の発熱抵抗体であり、該発熱体はガイド部材の内部に配置されている加熱定着装置において、
前記加熱装置の加熱動作中に、前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるように前記加熱体を構成していることを特徴とする加熱装置。
【００３４】
（２）前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるような前記加熱体の構成が、前記加熱体の横断面形状が略長方形または略楕円形であることを特徴とする（１）記載の加熱装置。
【００３５】
（３）前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるような前記加熱体の構成が、前記加熱体を並列に複数本設けることを特徴とする（１）記載の加熱装置。
【００３６】
（４）被加熱材に画像を形成する画像形成手段と、（１）乃至（３）の何れかに記載の像加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００３７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本実施例の加熱装置（像加熱装置）の横断面模型図である。前述図５の装置と共通の構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００３８】
１は加熱体とフィルムガイド部材を一体化して構成した、それ自体が加熱体であり、フィルムガイド部材でもある加熱ガイド部材であり、装置の基材ともなる。以下これを定着ステーと記す。この定着ステー１は、ステー主体１Ａと、このステー主体１Ａに直接に形成具備させた通電発熱抵抗体５を基本構成体としている。
【００３９】
ステー主体１Ａは前述図５の装置のステー１０と同様に横断面上向きの略半円弧状樋型の横長部材であり、フィルム２の内面ガイド部材、装置の補強部材として機能させると共に、加熱体として機能させるために、該ステー主体１ＡはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂をその材料として用いて形成してある。
【００４０】
通電発熱抵抗体５は、このステー主体１Ａの内部に長手に沿って、例えばニクロム等の電気抵抗材料を内封して形成具備させたものである。
【００４１】
本実施例においては、通電発熱抵抗体５を図のように横断面が長方形となるように構成してある。このように構成することで、通常のニクロム線のように横断面が円形あるいは正方形の場合に比べて、同一材料を用いて抵抗値が同じときの通電発熱抵抗体の表面積を増やすことが可能となる。このため、通電発熱抵抗体とステー主体の間の接触面積が増加して伝熱量が増加する。そして、通電発熱抵抗体とステー主体の界面温度をステー主体の耐熱温度より低い温度に維持しつつフィルム温度を急速に立上げることが可能となる。
【００４２】
また、通電発熱抵抗体５を横断面が例えば楕円形となるように構成しても表面積を増やすことが可能であり、同様の効果が得られる。
【００４３】
ステー１のフィルム摺動面にはその上にフィルム内面との摩擦を低減するためにＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の低摩擦層をコート処理しても良い。
【００４４】
上記の通電発熱抵抗体５の形成位置に対応するステー主体の定着ニップと反対の位置に温度検知素子６を配設してある。
【００４５】
この定着ステー１に対して円筒状の耐熱性フィルム２をルーズに外嵌し、該定着ステー１の外側下面部分に対してフィルム２を挟ませて加圧ローラ８を圧接させて配設してある。この加圧ローラ８が回転駆動されることにより、フィルム２が定着ステー１の外側下面部分に対して圧接摺動しつつ矢示の時計方向ａに回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねるステー主体１Ａがこのフィルム２の回転を容易にする。
【００４６】
定着ステー１は、通電発熱抵抗体５の両端間に通電がなされることにより該抵抗体５が長手全体にわたって発熱し、その発熱でステー主体１Ａも昇温して加熱体として機能する。
【００４７】
温度検知素子６の検知温度が不図示の制御回路へフィードバックされて、像加熱時、温度検知素子６の検知温度が所定の設定温度に維持されるように通電発熱抵抗体５への通電がコントロールされる。
【００４８】
而して、加圧ローラ８の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化し、加熱体としての定着ステー１の温度が所定に立ち上がった状態において、フィルム２を挟んで定着ステー１と加圧ローラ８とで形成される定着ニップ部Ｎのフィルム２と加圧ローラ８との間に被加熱材としての画像定着すべき被記録材Ｐが導入されてフィルム２と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることにより加熱体としての定着ステー１の熱がフィルム２を介して被記録材Ｐに与えられ、前記図５の装置の場合と同様に被記録材Ｐ上の未定着顕像Ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。
【００４９】
上記のように発熱体をフィルムガイド部材に内封し、加熱体とフィルムガイド部材を一体化した兼用構造体（加熱ガイド部材）１とすることにより、装置の部品点数を減らし、装置構成を簡略化でき、またガイド部材に複雑な発熱パターンをスクリーン印刷するといった工程をなくし、加熱体の製造を容易にすることが可能となり、更にフィルム温度を急速に立上げることが可能となる。
【００５０】
（実施例２）
図２は第２の実施例における定着ステーの断面図である。
【００５１】
本実施例においては、通電発熱抵抗体５を並列に複数本配置している点が実施例１と異なっている。
【００５２】
この場合においても通電発熱抵抗体５が１本である場合に比べて、同一材料を用いて抵抗値が同じときの通電発熱抵抗体の表面積を増やすことが可能となり実施例１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５３】
（実施例３）
図３は例えば前述した実施例１に示したような本発明に従うフィルム加熱方式の加熱装置としての像加熱装置Ａを組み込んだ画像形成装置の一例の概略構成を示している。本例の画像形成装置は原稿台往復動型・回転ドラム型・転写式・プロセスカートリッジ着脱方式の電子写真複写装置である。
【００５４】
１００は装置機筺、１０１はその装置機筺の上面板１０２上に配設したガラス板等の透明板部材よりなる往復動型の原稿載置台であり、機筺上面板１０１上を図面上右方ａ、左方ａ´に夫々所定の速度で往復移動駆動される。
【００５５】
Ｇは原稿であり、複写すべき画像面側を下向きにして原稿載置台１０１の上面に所定の載置基準に従って載置し、その上に原稿圧着板１０３をかぶせて押え込むことによりセットされる。
【００５６】
１０４は機筺上面板１０２面に原稿載置台１０１の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）を長手として開口された原稿照明部としてのスリット開口部である。
【００５７】
原稿載置台１０１上に載置セットした原稿Ｇの下向き画像面は原稿載置台１０１の右方ａへの往動移動過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口部１０４の位置を通過していき、その通過過程でランプ１０５の光Ｌをスリット開口部１０４、透明な原稿載置台１０１を通して受けて照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が像素子アレイ１０６によって感光ドラム１０７面に結像露光される。
【００５８】
感光ドラム１０７は例えば酸化亜鉛感光層・有機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸１０８を中心に所定の周速度で矢示ｂの時計方向に回転駆動され、その回転過程で帯電器１０９により正極性又は負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿画像の結像露光（スリット露光）を受けることにより感光ドラム１０７面には結像露光した原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００５９】
この静電潜像は現像器１１０により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーにて順次に顕像化され、該顕像たるトナー画像が転写部としての転写放電器１１１の配設部位へ移行していく。
【００６０】
Ｓは被記録材としての転写材シートＰを積載収納したカセットであり、該カセット内のシートが給送ローラ１１２の回転により１枚宛繰出し給送され、次いでレジストローラ１１３により、ドラム１０７上のトナー画像形成部の先端が転写放電器１１１の部位に到達したとき転写材シートＰの先端も転写放電器１１１と感光ドラム１０７との間位置に丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされて同期給送される。
【００６１】
そしてその給送シートの面に対して転写放電器１１１により感光ドラム１０７側のトナー画像が順次に転写されていく。
【００６２】
転写部でトナー画像転写を受けたシートは不図示の分離手段で感光ドラム１０７面から順次に分離されて搬送装置１１４によって前述の定着装置Ａに導かれて担持している未定着トナー画像の加熱定着を受け、画像形成物（コピー）として排出ローラ１１６を通って機外の排紙トレイ１１７上に排出される。
【００６３】
画像転写後の感光ドラム１０７の面はクリーニング装置１１８により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて繰り返して画像形成に使用される。
【００６４】
ＰＣは装置本体１００内のカートリッジ着脱部１２０に着脱されるプロセスカートリッジであり、本例の場合は、像担持体としての感光ドラム１０７、帯電器１０９、現像器１１０、クリーニング装置１１８の４つのプロセス機器を包含させて一括して装置本体１００に対して着脱交換自在としてある。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明に依れば、フィルム加熱方式の加熱装置について、発熱体をフィルムガイド部材に内封し製造し、加熱体とフィルムガイド部材を一体化構造体としたから、両部材の接着組み立て工程がなく、また複雑な発熱体形成の工程もなく、製造が容易となるという効果を得ることができ所期の目的がよく達成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の加熱装置の断面図
【図２】実施例２の定着ステーの断面図
【図３】実施例３の画像形成装置の概略図
【図４】（ａ）フィルム加熱方式の加熱装置の従来例装置の断面図、（ｂ）加熱体の途中部省略・一部切欠き平面図
【符号の説明】
Ａ 像加熱装置（加熱装置）の総括符号
１ 加熱ガイド部材
２ 耐熱性フィルム
５ 通電発熱体
６ 温度検知素子
７ フィルム端部規制フランジ
８ 加圧ローラ
１０ ステー
３０ 加熱体
Claims (4)
- 被加熱材を加熱体に耐熱性フィルムを介して密着させ、加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に与える方式の加熱装置であり、耐熱樹脂からなる前記耐熱性フィルムのガイド部材を有し、前記加熱体と前記ガイド部材が一体化している加熱ガイド部材を有し、
前記加熱体は線状の発熱抵抗体であり、該発熱体はガイド部材の内部に配置されている加熱定着装置において、
前記加熱装置の加熱動作中に、前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるように前記加熱体を構成していることを特徴とする加熱装置。 - 前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるような前記加熱体の構成が、前記加熱体の横断面形状が略長方形または略楕円形であることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
- 前記加熱体と前記ガイド部材の境界面の温度が前記耐熱樹脂の耐熱温度以下となるような前記加熱体の構成が、前記加熱体を並列に複数本設けることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
- 被加熱材に画像を形成する画像形成手段と、請求項１乃至３の何れかに記載の像加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (1)
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| WO2007138912A1 (ja) | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Canon Kabushiki Kaisha | トナー |
-
2003
- 2003-08-06 JP JP2003206280A patent/JP2005055523A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007138912A1 (ja) | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Canon Kabushiki Kaisha | トナー |
| US7629100B2 (en) | 2006-05-25 | 2009-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
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